HIV-specific and resistant CAR T cells promote control of HIV replication in people with HIV

기술 요약: HIV 특이적 및 저항성 CAR T 세포는 HIV 감염인의 HIV 복제 조절을 촉진한다

문제 제기
현대의 항레트로바이러스 요법(ART)은 혈장 바이러스 혈증을 억제하지만, 잠복 HIV 저장소를 제거하는 데는 실패한다. 결과적으로 치료 중단 시 바이러스 재발은 거의 보편적으로 발생하며, 이는 평생 치료를 필요로 한다. 면역 기반 전략(예: 광범위 중화 항체, 체크포인트 조절)이 탐구되고 있으나, 신속하고 지속적인 HIV 특이적 T 세포 반응이 치료 중단 후 조절의 결정적 요인으로 확인되었다. CD4ζ CAR를 사용한 이전의 HIV 특이적 CAR T 세포 임상 시험들은 안전성과 장기 지속성을 입증했으나, 바이러스 재발을 일관되게 조절하는 데는 실패했다. 이러한 초기 설계들은 두 가지 주요 한계점을 가졌다: 설계된 세포가 HIV 감염에 취약했다는 점(저항성 결여)과, 구조화된 분석적 치료 중단(ATI) 동안 그 효능이 엄격하게 테스트되지 않았다는 점이다. 또한, 광범위 중화 항체(bNAb) 도메인을 활용한 새로운 설계들은 저장소 감소를 보여주었으나, ART 중단 후 지속적인 기능적 완치나 일관된 바이러스 혈증 조로를 달anim하지 못했다.

방법론
이 최초의 인간 대상 파일럿 연구(NCT036197198)는 HIV 특이적이며 동시에 HIV 저항성을 갖도록 설계된 자가 유래 엔지니어링 T 세포를 평가하였다.

• 세포 엔지니어링: 10명의 잘 조절된 HIV 감염 남성으로부터 백혈구 성분 채집술(leukapheresis)을 통해 T 세포를 채취하였다. 세포는 다음의 다단계 과정을 통해 수정되었다:
  1. CCR5 편집: T 세포에 CCR5 특이적 아연 집게 뉴클레아제(ZFN)를 전기 천공하여 CCR5 공동 수용체를 파괴함으로써, R5 친화성 HIV 감염에 대한 저항성을 부여하였다.
  2. CAR 형질도입: 세포에 HIV 엔벨로프(Env)에 결합하는 CD4 외부 도메인과 지속성 및 기능을 강화하기 위한 4-1BB 및 CD3ζ 신호 전달 도메인이 결합된 3세대 렌티바이러스 벡터를 포함하는 키메라 항원 수용체(CAR)를 형질도입하였다.
  3. 제조: 최종 생성물(CCR5 편집된 CD4BBζ CART)은 최소 9일 동안 배양되었다.
• 임상 프로토콜: 참가자들은 최대 100억 개의 엔지니어링된 T 세포를 단회 투여받았다. 연구는 주입 후 성숙의 영향을 평가하기 위해 두 개의 코호트 설계를 채택하였다:
  • 코호트 1: 주입 1일 후 ATI 시작.
  • 코호트 2: 주입 후 최소 8주 후 ATI 시작.
  • ATI는 16주간 지속되었으며, ART 재개에 대한 안전성 트리거를 설정하였다. 바이러스 수치가 ≤1,000 copies/mL인 참가자는 ATI를 연장할 수 있었다.
• 평가: 연구는 안전성, CART 지속성, 바이러스 재발 역학, 저장소 크기(IPDA 및 WPRE 정량 분석을 통해), 프로바이럴 구성(FLIP-seq), 통합 부위(MIP-seq), 그리고 내인성 HIV 특이적 CD8 T 세포 반응(ELISpot)을 모니터링하였다.

주요 결과

• 안전성: 투여는 잘 견뎌졌으며 심각한 이상 사례, 사이토카인 방출 증후군(CRS), 또는 신경 독성이 나타나지 않았다.
• 바이러스 재발 및 조절:
  • 1~6주 이내에 10명 중 9명의 참가자에게서 바이러스 재발이 발생하였다. 한 명의 참가자(참가자 05)는 16주의 ATI 동안 검출 가능한 재발을 보이지 않았다.
  • 재발 후 조절: 6명의 참가자(01, 02, 06, 08, 10, 12)는 재발 후 바이러스 수치가 ART 투여 전의 세트 포인트(set point)보다 낮아졌다.
  • 지속적 조절: 참가자 02는 ART 없이 90주 동안 혈장 HIV RNA를 1,000 copies/mL 미만으로 유지하였다. 참가자 06는 ATI 기간 동안 바이러스 수치가 급격히 감소(약 325,000에서 105 copies/mL로)하는 양상을 보였다.
  • 확장 역학: CD19-CAR와 달리, HIV 특이적 CART는 대부분의 참가자에서 대규모 말초 확장을 보이지 않았으며, 수준은 일반적으로 시간이 지남에 따라 감소하였다. 그러나 참가자 05는 검출 가능한 바이러스 혈증이 없음에도 불구하고 ATI 시작 43일 후에 CART의 현저한 확장을 보였는데, 이는 낮은 수준의 바이러스 재발을 인식했음을 시사한다.
• 저장소 분석:
  • IPDA 결과는 처음에 온전한 프로바이럴 DNA의 증가를 보여주는 듯했다. 그러나 CART에 존재하는 렌티바이러스 벡터 서열(WPRE)을 보정한 후, 온전한 저장소의 통계적으로 유의미한 감소는 관찰되지 않았다.
  • FLIP-seq 및 MIP-seq 결과, 저장소 크기, 클론 구성, 또는 통합 부위 분포에 일관된 변화는 나타나지 않았다. 그러나 조절을 보인 참가자들(02, 05, 08)은 헤테로크로마틴 영역에서 온전한 프로바이러스가 농축되어 있었다.
  • 면역 재활성화: CART 주입은 내인성 HIV 특이적 CD8 T 세포 반응의 광범위한 재활성화와 관련이 있었다. 가장 긴 조절을 보인 참가자 02는 Gag 특이적 CD8 T 세포 반응성이 가장 크게 증가하였다.
• 면역 회피: 참가자 08의 경우, 시퀀싱 결과 ATI 기간 중 Gag 단백질에서 돌연변이(Glycine에서 Glutamine으로 359번 위치)가 출현했음이 밝혀졌다. 기능 분석 결과, 이 돌연변이는 T 세포 인식을 무력화하는 것으로 확인되었으며, 이는 강화된 면역 반응이 바이러스에 선택적 압력을 가했다는 직접적인 증거를 제공한다.

의의 및 주장
저자들은 이 연구가 HIV 특이적, HIV 저항성 CAR T 세포가 ART 중단 후 바이러스 역학을 변화시킬 수 있다는 첫 번째 임상적 근거를 제공한다고 주장한다. 연구 결과는 이 엔지니어링된 세포들이 다음과 같은 역할을 할 수 있음을 시사한다:

1. 바이러스학적 조절 매개: 일부 개인에서, CART는 바이러스 재발을 방지하거나 재발 후에도 복제를 역사적 세트 포인트 이하로 억제할 수 있다.
2. 내인성 면역 강화: 이 요법은 감염된 세포를 직접 사멸시킬 뿐만 아니라, 자연적인 HIV 특이적 CD8 T 세포 반응을 재활성화함으로써 작용하며, 이는 면역 회피 돌연변이를 유도할 수 있다.
3. 안전성 및 지속성: 이 접근법은 안전하며, 클론 확장이나 형질 전환 없이 장기간 지속될 수 있다.

본 논문은 비록 이 연구가 잠복 저장소의 크기 감소를 입증하지는 못했지만, 관찰된 재발 후 조절은 HIV 특이적 CART가 바이러스를 억제함으로써 '기능적 완치'에 기여한다는 모델을 뒷받침한다고 결론짓는다. 저자들은 주입 대비 ATI의 타이밍(성숙/정착을 허용하는 시간)과 HIV 저항성의 정도(예: CCR5 편집 효율)가 효능의 핵심 요소라고 상정한다. 그들은 HIV 특이적 CART가 다른 중재법과 결합하여 미래의 HIV 치료 전략의 필수적인 구성 요소가 될 수 있다고 제안한다.